人眼形成視覺的原理

2021-01-09 腔調軟裝發布

不知道大家很沒有認真地思考過什麼是視覺?

其實小編的理解很簡單:人眼看到了某一件物品並感知到了它的存在,這就是視覺。

在本系列第一篇文章中,有人提出過:光是由不同波長的電磁波混合在一起組成的概念,並且只要光波的波長在380—780納米之間,人類的眼睛就能感知到它,這是形成視覺的簡易過程。

但俗話說眼見為實,人眼實際看見的是「實」嗎?我們通過幾張圖片來了解一下自己的「eyes」。比如這張圖片,當你看見它的那一瞬間,是不是覺得圖中的這些線條是彎曲的?

其實通過細微觀察,只看其中的一條,你會發現它是筆直的。只不過線條之間的黑白塊讓你產生了視覺上的「錯覺」。

第二張圖片中,你會不會發現中間位置存在一個菱形?但其實它是一個矩形。

目光緊盯第三幅圖片,並停留3秒,你會感覺到圖中的橢圓形在滾動。但如果你只看其中一列橢圓形,它其實並沒有移動。

在接下來的這張圖中,只看其中的某一個黃線交叉點,其他點看上去是黑色的感覺。但單單只看一條黃線的話,上面的節點卻都是黃色。

這4張圖片所出現的同類現象可稱為「視錯覺」。造成這種錯覺的原因有兩點:第一點是因為當你在看圖片的時候,眼球有輕微的擾動;第二點是因為你的注視點和周邊區域會有一定的差異。

而這一切都要追溯到人類用來感知光的器官——眼睛。人的眼睛與照相機的成像原理是一樣的:外界某一個物體它發出來的光,通過照相機的鏡頭在底片上形成了物體的倒像。

照相機成像示意圖

同樣一個物體,它發出的光通過眼球落到視網膜上,並形成了物體的倒像。

人眼成像原理圖

下面這張圖是「人眼相機」的鏡頭結構構造。

晶狀體結構類比於相機的鏡頭,光線通過晶狀體映射在眼球後部的視網膜上(而視網膜上有很多感光細胞),此時視神經會將這個信號傳遞給大腦,人就會感知到物體的光。

視網膜裡有兩種細胞,分別是視杆細胞和視錐細胞。視杆細胞(含一億個)主要負責昏暗光線下的視物,而視錐細胞(含700萬個)則負責處理色彩和細節。

每個視錐細胞都含有一種感光色素(感紅色素、感綠色素、感藍色素),這樣它們就能夠感知相應的顏色。通過對紅、綠、藍三種顏色進行調和,人眼就能感知任何一種彩色變化。

相關焦點

  • 三維顯示:奇妙的人眼立體視覺
    立體視覺是人眼對看到的景象具有的深度感知能力,而這些感知能力又源自人眼可以提取出景象中的深度要素。
  • 從立體視覺的建立談主視眼
    三級視功能為同時知覺、融合功能和運動立體視覺。三大機能的作用:   1.感覺機能:感覺機能的主要功能視接收外界刺激,包括物體形狀、顏色級影像刺激方位。實際上感覺機能是人眼最原始最簡單的一個機能,他的作用就是看。
  • 【乾貨】視覺篇-格式塔原理
    前言:在界面排版,網頁廣告設計等視覺傳達設計工作中,視覺上的畫面瑣碎,零散,信息混亂無序總是視覺設計師無可避免的問題。視覺的整體感做不好,會給人不舒服,不協調的心理感受。這些問題來自人們的主觀感受(「不舒服」,「奇怪」),通常難以描述清楚。同時,設計師們也意識到:表現作品的整體感與和諧感是十分重要的。
  • 機器視覺比人眼好在哪裡?擅長哪些案例?
    人眼是個特別複雜的工具;與大腦結合,使我們能夠感知周圍環境。即使目標的確切形狀發生變化,我們也能夠在瞬間識別它們。我們運用視覺感知來分析我們的環境,並有一個能夠銳利聚焦特定區域的廣闊視野。隨著人類不斷適應許多不同的刺激和環境以求生存,這些能力已經在幾千年中逐漸演變進化。
  • 自動駕駛技術終迎重大突破,眼擎科技讓汽車具有PK人眼的視覺能力
    國內專注做視覺成像晶片的眼擎科技CEO朱繼志,朱繼志則認為:」具體情況還不明了,但現場環境來看,不會那麼黑,因為傳統攝像頭比人眼能力差幾十倍,所以如果人來看的話,應該是可以看到行人。但對於汽車來說,第一、行人離車距離太近,車速過快,雷射雷達未必反應的過來。第二、當時行人是從暗部走向亮部,因為路燈的原因,光線明暗反差太大。
  • 視覺感知堪比人眼:這款突破性光學傳感器模仿人類視網膜,有望帶來...
    視覺、聽覺、嗅覺、味覺、觸覺是人類最基本的五種感覺,其中視覺極為關鍵,畢竟隨著物種進化,眼睛作為人類最為精細、複雜的器官,感知能力無與倫比。曾有神經科學、認知心理學研究表明,80% 以上的外界信息都是通過視覺進入了我們的大腦。技術代代革新之下,仿人眼的嘗試不斷湧現。
  • 工業視覺控制器的工作原理
    打開APP 工業視覺控制器的工作原理 發表於 2019-06-10 17:15:23 機器視覺在自動化測量系統中的應用日益普及。
  • 昆蟲視覺功能五億年前或已形成
    這一研究結果表明,許多現代昆蟲和甲殼動物眼睛的視覺原理,至少已有5億年的歷史。這也為人類理解遠古生命提供了新的線索。 對遠古生命研究領域來說,三葉蟲是寒武紀就出現的最有代表性的動物——它們前後在地球上生存了3.2億多年,擁有極強的生命,在漫長的時間長河中,它們的演化十分繁複,因此其生命體結構對人類掌握生物演化線索至關重要。 三葉蟲也是第一個有明確定義眼睛的生物。
  • 人的視覺與相機的圖像處理有什麼關係嗎
    我們人看世界是豐富多彩的,那麼人眼形成這樣一個視覺的原理和數位相機是非常接近的。因為我們的視網膜上面有感光細胞。一個眼睛的視網膜上的感光細胞有多少呢?大概兩種類型的感光細胞,一種叫視杆細胞,一種叫視錐細胞。視杆細胞大概有1億到1億2000萬個,視錐細胞大概有600萬到800萬個。
  • 人眼的光圈、像素和ISO到底是多少?
    既然它們的原理如此相似,我們今天就來看看一下眼睛的光圈,像素和ISO到底有多少吧!  一般人地瞳孔最大的物理尺寸約6-7mm,因此由計算得出,人眼的光圈值在強光的情況下大約f/8.3,而低光的情況下則達f/2.1,但目前還是存在疑問,因為如果根據入射光來計算,即我們真正的視覺,眼球會變長,最小f值應為3.2。儘管相似,但眼球與相機還是不同,因為眼球內充滿液體,光線穿過眼睛與穿過相機是有分別的。
  • 人眼的光圈、像素和ISO是多少你知道嗎?
    既然它們的原理如此相似,我們今天就來看看一下眼睛的光圈,像素和ISO到底有多少吧!  一般人地瞳孔最大的物理尺寸約6-7mm,因此由計算得出,人眼的光圈值在強光的情況下大約f/8.3,而低光的情況下則達f/2.1,但目前還是存在疑問,因為如果根據入射光來計算,即我們真正的視覺,眼球會變長,最小f值應為3.2。儘管相似,但眼球與相機還是不同,因為眼球內充滿液體,光線穿過眼睛與穿過相機是有分別的。
  • 人眼還是機器「眼」?機器視覺在工業檢測領域大有可為
    【編者按】本文介紹了機器視覺在工業領域的發展歷程,通過其與人類視覺對比,凸顯出機器視覺的優勢。但不可否認的是,機器要做到完全替代人眼,仍有瓶頸需要突破。機器視覺全球市場主要分布在北美、歐洲、日本、中國等地區,根據統計數據,2014年,全球機器視覺系統及部件市場規模是36.7億美元,2015年全球機器視覺系統及部件市場規模是42億美元,2016年全球機器視覺系統及部件市場規模是62億美元,2002-2016年市場年均複合增長率為12%左右。而機器視覺系統集成,根據北美市場數據估算,大約是視覺系統及部件市場的6倍。
  • 科學家利用數字顯微技術發現:昆蟲視覺功能五億年前或已形成
    藉助數字顯微技術發現——昆蟲視覺功能五億年前或已形成根據自然科研旗下《科學報告》近日發表的一項最新研究,德國科學家利用數字顯微技術「透視」了一個來自4.29億年前的三葉蟲化石的眼睛,發現其內部結構幾乎與現代昆蟲眼睛一模一樣。
  • 邁向立體視覺時代 3D技術原理與遊戲應用歷程
    邁向立體視覺時代 3D技術原理與遊戲應用歷程 來源: gamer 發布時間:2010-04-21 10:50:38 轉到個人空間
  • 【悉說】不可思議的視覺暫留
    今天要說的話題是關於視覺暫留的那些事。大家都看過電影吧?在電影院,我們關心的主題是劇情、演員、音響等藝術方面的內容。但是,你有沒有想過,電影的動態效果是怎麼呈現的嗎?電影膠片是一些連續拍攝的照片(底片),這些一張一張不連續的照片,在放映機上放映的時候,在銀幕上卻出現的物體(人、物、景)連續運動的效果,實在有點不可思議啊!
  • 比起藍光,眩光更是是危害人眼健康的隱藏殺手
    此前,教育部曾對9省份調研了14532人,包括小學、初中和高中的學生,將6月份被調查學生的近視率與2019年年底學生近視率普測數據相比,今年上半年的近視率增加了11.7%。值得注意的是,今年上半年,全國幾乎中小學都進行過為期較長的網課學習。隨著家長對孩子眼健康的焦慮引發的廣泛熱議,一系列打著"防藍光護眼"的產品如雨後春筍般竄起。
  • 人眼如何實現「高清成像」?科學家發現大腦視覺處理新機制
    新華社上海3月30日電(記者 王琳琳)人眼像一臺高清相機,既能看到輪廓、更能分辨細節。我們的眼睛如何實現「高清成像」?經過10年研究,中科院神經科學研究所、腦科學與智能技術卓越創新中心王偉課題組發現了大腦處理「精細視覺」的新機制。
  • 「CCD視覺檢測設備」工作原理及檢測優勢剖析
    近年來,很多企業為應對產業發展的趨勢和人力成本的提高,開始使用CCD視覺檢測設備。從長遠角度來說,有助於企業減少不必要的支出,CCD視覺檢測設備是未來企業轉型升級走向智能製造的必經之路。一、CCD視覺檢測設備工作原理解析CCD視覺檢測設備,其實就是指通過機器視覺產品CCD圖像傳感器將被攝取目標轉換成圖像信號,傳送給專用的圖像處理系統,根據像素分布和亮度、顏色等信息,轉變成數位化信號;圖像系統對這些信號進行各種運算來抽取目標的特徵,進而根據判別的結果來控制現場的設備動作的一種檢測設備
  • 科學家研發高仿真機械義眼 視覺功能直逼人眼
    【環球網科技綜合報導 記者 樊俊卿】多年來,科學家一直致力於研發具有可視功能的機械義眼,希望能以此為視覺受損的病患帶來重見光明的機會。海外科技資訊網站「Engadget」報導稱,近日,這項技術取得了實用性突破。科學家造出了一隻半機械義眼,其功能和結構與人類有許多共通之處。
  • 首個復現人眼的人工眼誕生,感光時間比人眼更短
    最近,研究人員製造出了一種新的人工眼,成功模仿了人眼的球形結構,相關的論文發表在《自然》上。研究人員希望這一成果能催生出更敏銳的機器人視覺和人工假眼。這項研究的材料基礎是鈣鈦礦,它是一種用於太陽能電池的導電光敏材料,可以用來製造極薄的納米線,長度只有千分之幾毫米。